Groen fluorescerend eiwit (GFP) is een eiwit dat komt van nature voor in de kwallenAequorea Victoria. Het gezuiverde eiwit lijkt geel onder gewone verlichting maar gloeit heldergroen onder zonlicht of ultraviolet licht. Het eiwit absorbeert energetisch blauw en ultraviolet licht en zendt het uit als groen licht met lagere energie via fluorescentie. Het eiwit wordt in de moleculaire en celbiologie als marker gebruikt. Wanneer het wordt geïntroduceerd in de genetische code van cellen en organismen, is het erfelijk. Dit heeft het eiwit niet alleen nuttig gemaakt voor de wetenschap, maar ook interessant voor het maken van transgene organismen, zoals fluorescerende huisdiervissen.
De kristallen kwallen, Aequorea Victoria, is allebei bioluminescent (gloeit in het donker) en fluorescerend (gloeien in reactie op ultraviolet licht). Kleine foto-orgels op de kwal met paraplu's bevatten het luminescente eiwit aequorin dat een reactie katalyseert met luciferin om licht vrij te maken. Wanneer aequorin interactie heeft met Ca
2+ ionen, wordt een blauwe gloed geproduceerd. Het blauwe licht levert de energie om GFP groen te laten gloeien.Osamu Shimomura deed onderzoek naar de bioluminescentie van EEN. Victoria In de jaren 1960. Hij was de eerste persoon die GFP isoleerde en het deel van het eiwit bepaalt dat verantwoordelijk is voor fluorescentie. Shimomura snijd de gloeiende ringen eraf een miljoen kwallen en kneep ze door gaas om het materiaal voor zijn studie te verkrijgen. Hoewel zijn ontdekkingen hebben geleid tot een beter begrip van bioluminescentie en fluorescentie, was dit wildtype groen fluorescerend eiwit (GFP) te moeilijk om veel praktische toepassing te krijgen. In 1994 was GFP gekloond, waardoor het beschikbaar is voor gebruik in laboratoria over de hele wereld. Onderzoekers hebben manieren gevonden om het oorspronkelijke eiwit te verbeteren om het in andere kleuren te laten gloeien, helderder te laten gloeien en op specifieke manieren met biologische materialen te interageren. De enorme impact van het eiwit op de wetenschap leidde tot de Nobelprijs voor chemie 2008, toegekend aan Osamu Shimomura, Marty Chalfie en Roger Tsien voor 'de ontdekking en ontwikkeling van het groene fluorescerende eiwit, GFP. "
Niemand kent eigenlijk de functie van bioluminescentie of fluorescentie in de kristallen gelei. Roger Tsien, de Amerikaanse biochemicus die de Nobelprijs voor scheikunde 2008 deelde, speculeerde de kwallen kunnen mogelijk de kleur van de bioluminescentie veranderen door de drukverandering van het veranderen zijn diepte. De kwallenpopulatie in Friday Harbor, Washington, leed echter een instorting, waardoor het moeilijk was om het dier in zijn natuurlijke habitat te bestuderen.
Hoewel het belang van fluorescentie voor de kwal onduidelijk is, is het effect van het eiwit op wetenschappelijk onderzoek verbluffend. Kleine fluorescerende moleculen zijn meestal giftig voor levende cellen en worden negatief beïnvloed door water, waardoor hun gebruik wordt beperkt. GFP kan daarentegen worden gebruikt om eiwitten in levende cellen te zien en te volgen. Dit wordt gedaan door lid te worden van de gen voor GFP voor het gen van een eiwit. Wanneer het eiwit in een cel wordt gemaakt, is de fluorescerende marker eraan bevestigd. Door een licht op de cel te laten schijnen, gloeit het eiwit. Fluorescentiemicroscopie wordt gebruikt om levende cellen of intracellulaire processen te observeren, fotograferen en filmen zonder deze te verstoren. De techniek werkt om een virus of bacterie te volgen terwijl het een cel infecteert of om kankercellen te labelen en te volgen. Kortom, door het klonen en verfijnen van GFP hebben wetenschappers de microscopische levende wereld kunnen onderzoeken.
Verbeteringen in GFP hebben het nuttig gemaakt als biosensor. De gemodificeerde eiwitten fungeren als moleculaire machines die reageren op veranderingen in pH of ionenconcentratie of signaal wanneer eiwitten aan elkaar binden. Het eiwit kan aan / uit signaleren door te bepalen of het fluoresceert of bepaalde kleuren kan uitzenden, afhankelijk van de omstandigheden.
Wetenschappelijke experimenten zijn niet het enige gebruik voor een groen fluorescerend eiwit. De kunstenaar Julian Voss-Andreae maakt eiwitsculpturen op basis van de tonvormige structuur van GFP. Laboratoria hebben GFP opgenomen in het genoom van een verscheidenheid aan dieren, sommige voor gebruik als huisdieren. Yorktown Technologies werd het eerste bedrijf dat fluorescerende zebravissen op de markt bracht, genaamd GloFish. De levendig gekleurde vissen werden oorspronkelijk ontwikkeld om watervervuiling te volgen. Andere fluorescerende dieren omvatten muizen, varkens, honden en katten. Fluorescerende planten en schimmels zijn ook beschikbaar.